第三章 沉降與過(guò)濾ppt課件

1、第三章第三章 沉降與過(guò)濾沉降與過(guò)濾非均相物系分離：非均相物系分離：沉降重力沉降、離心沉沉降重力沉降、離心沉降）降）過(guò)濾過(guò)濾分散物質(zhì)分散相）：處于分散狀態(tài)的物質(zhì)分散物質(zhì)分散相）：處于分散狀態(tài)的物質(zhì)分散介質(zhì)連續(xù)相）：處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)分散介質(zhì)連續(xù)相）：處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)分離的目的：分離的目的：回收分散物質(zhì)回收分散物質(zhì);2. 凈化分散介質(zhì)。凈化分散介質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述p第二節(jié)第二節(jié) 重力沉降重力沉降一、重力沉降速度一、重力沉降速度（一球形顆粒的自由沉降（一球形顆粒的自由沉降重力重力Fg浮力浮力Fb阻力阻力Fd自由沉降：顆粒濃度低，分散好，沉降過(guò)程中自由沉降：顆粒濃度低，分散好，沉降過(guò)程中 互

2、不碰撞、互不影響。互不碰撞、互不影響。,p顆粒下沉顆粒下沉36gppFmgdg 重重力力：gdFpb 36 浮力：浮力：242222uduAFppd 阻阻力力：maFFFdbg 2332366426ppppppudgdgdda重力沉降速度重力沉降速度: 顆粒受力平衡時(shí)，勻速階段顆粒相對(duì)顆粒受力平衡時(shí)，勻速階段顆粒相對(duì) 于流體的運(yùn)動(dòng)速度。于流體的運(yùn)動(dòng)速度。4()3pptdgu （二流體中顆粒運(yùn)動(dòng)的阻力（二流體中顆粒運(yùn)動(dòng)的阻力(曳力曳力)222242dppuuFAd 阻力系數(shù)曳力系數(shù)）阻力系數(shù)曳力系數(shù)）(Re)f Reptdu 、 流體特性流體特性dp、ut顆粒特性顆粒特性球形球形 圓盤(pán)形圓盤(pán)形（

3、1層流區(qū)層流區(qū) 104 Re 2 Stokes 區(qū)區(qū) 24Re （2過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū) 2 Re 500 Allen 區(qū)區(qū) 10Re （3湍流區(qū)湍流區(qū) 500 Re 2105 Newton區(qū)區(qū)0.44 （球形）（球形）（三）（三） 沉降速度的計(jì)算沉降速度的計(jì)算層流區(qū)：層流區(qū)：2()18pptdgu Stokes(斯托克斯斯托克斯)式式過(guò)渡區(qū)：過(guò)渡區(qū)：1/3224()255ptpgud 湍流區(qū)：湍流區(qū)：3.03()pptdgu 試差計(jì)算法：試差計(jì)算法：假設(shè)沉降處于某一區(qū)域；假設(shè)沉降處于某一區(qū)域；計(jì)算計(jì)算ut；計(jì)算計(jì)算Re，校驗(yàn)區(qū)域；，校驗(yàn)區(qū)域；若符合，則正確，否則重新假設(shè)區(qū)域。若符合，則正確，否則重新

4、假設(shè)區(qū)域。（四影響沉降速度的其它因素（四影響沉降速度的其它因素1.干擾沉降干擾沉降自由干擾uu2. 顆粒形狀顆粒形狀A(yù)de2 非球形顆粒的表面積非球形顆粒的表面積面積面積與顆粒體積相等的球表與顆粒體積相等的球表球形度球形度 越小，阻力越大，越小，阻力越大，Re相同時(shí)沉降速度越小。相同時(shí)沉降速度越小。3. 壁效應(yīng)壁效應(yīng) 使沉降速度下降。使沉降速度下降。二、二、 重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備（一降塵室（一降塵室1. 沉降分離條件沉降分離條件停留時(shí)間：停留時(shí)間：uL 沉降時(shí)間：沉降時(shí)間：ttHu 分離條件：分離條件：t ttLHLuuuuH即即或或W2. 生產(chǎn)能力qV降塵室所處理含塵氣體的體積流量VVq

5、qWHuuWHVtqLWu結(jié)論：降塵室的生產(chǎn)能力只與沉降面積結(jié)論：降塵室的生產(chǎn)能力只與沉降面積WL及顆粒及顆粒 沉降速度沉降速度ut有關(guān)，而與高度有關(guān)，而與高度H無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。多層降塵室：多層降塵室：(1)VtqnWLu若若n個(gè)隔板，那么個(gè)隔板，那么缺陷：缺陷： 清灰難；清灰難； 隔板間距小，顆隔板間距小，顆粒易被揚(yáng)起。粒易被揚(yáng)起。3. 臨界顆粒直徑臨界顆粒直徑臨界顆粒直徑dpC降塵室理論上能降塵室理論上能100%除去除去的的 最小顆粒直徑。最小顆粒直徑。2()18pcptdgu 1818()()Vpctppqdugg WLVtqHuuLWL層流層流（二沉降槽增稠器）（二沉降槽增稠器）1. 懸浮

6、液的沉聚過(guò)程懸浮液的沉聚過(guò)程2. 沉降槽增稠器）沉降槽增稠器） 第三節(jié)第三節(jié) 離心沉降離心沉降一、離心沉降速度一、離心沉降速度（一沉降過(guò)程（一沉降過(guò)程切向速度切向速度 u徑向速度徑向速度 ur合成合成u合合 合合離心力：離心力：2236CppuuFmdrr 徑向向外徑向向外 浮力：浮力：（向心力）（向心力）236bpuFdr 指向中心指向中心阻力：阻力：242222rprduduAF 指向中心指向中心 受力平衡時(shí)，徑向速度受力平衡時(shí)，徑向速度ur為該點(diǎn)的離心沉降速度。為該點(diǎn)的離心沉降速度。24()3pptrduur 重力沉降速度重力沉降速度ut離心沉降速度離心沉降速度ur方向方向 向下，大小不

7、變向下，大小不變 徑向向外，隨徑向向外，隨r變化變化 層流層流2()18pptdgu 22()18pprduur （二離心分離因數(shù)（二離心分離因數(shù)2crCtgFuuKugrF 離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)KC同一顆粒在同種介質(zhì)中所受離心同一顆粒在同種介質(zhì)中所受離心力與重力之比。力與重力之比。二、二、 離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備（一旋風(fēng)分離器（一旋風(fēng)分離器1. 結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理 KC為為52500，可分離，可分離氣體中氣體中575m的顆粒。的顆粒。2. 臨界顆粒直徑臨界顆粒直徑uib假設(shè)：假設(shè)： 切向速度切向速度ut=進(jìn)口速度進(jìn)口速度ui 顆粒沉降的最大距離顆粒沉降的最大距離b 層流層流r

8、m平均旋轉(zhuǎn)半徑平均旋轉(zhuǎn)半徑n旋轉(zhuǎn)圈數(shù)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)沉降時(shí)間：沉降時(shí)間：2218()mrrppibrbudu 停留時(shí)間：停留時(shí)間：2mir nu 沉降分離條件：沉降分離條件： r沉降速度：沉降速度：22()18ppirmduur 臨界顆粒直徑：臨界顆粒直徑：3()pcipbdnu 討論：討論：（1b dpc D 旋風(fēng)分離器越大，分離效果越不好旋風(fēng)分離器越大，分離效果越不好所以生產(chǎn)能力較大時(shí)，一般采用多個(gè)小旋風(fēng)分所以生產(chǎn)能力較大時(shí)，一般采用多個(gè)小旋風(fēng)分離器并聯(lián)。離器并聯(lián)。（2ui dc 分離效果好分離效果好流動(dòng)阻力大流動(dòng)阻力大smui/2512 3. 氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器的壓力降氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器的壓力降

9、22iup 普通普通 p= 0.32 kPa 進(jìn)、排氣與筒壁之間的摩擦損失；進(jìn)、排氣與筒壁之間的摩擦損失； 進(jìn)入時(shí)突然擴(kuò)大的局部阻力；進(jìn)入時(shí)突然擴(kuò)大的局部阻力； 旋轉(zhuǎn)中動(dòng)能損失旋轉(zhuǎn)中動(dòng)能損失造成氣體壓力降：造成氣體壓力降：由于由于:( (二二) ) 旋液分離器旋液分離器( (三三) ) 沉降式離心機(jī)沉降式離心機(jī)管式離心機(jī)管式離心機(jī)碟式離心機(jī)碟式離心機(jī)螺旋式離心機(jī)螺旋式離心機(jī)第四節(jié)第四節(jié) 過(guò)過(guò) 濾濾一、懸浮液的過(guò)濾一、懸浮液的過(guò)濾推動(dòng)力：壓力差，離心力，重力推動(dòng)力：壓力差，離心力，重力阻阻 力：濾餅、過(guò)濾介質(zhì)阻力力：濾餅、過(guò)濾介質(zhì)阻力過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)濾 餅濾 餅濾 漿濾 漿濾 液濾 液（一兩種過(guò)

10、濾方式（一兩種過(guò)濾方式1. 濾餅過(guò)濾濾餅過(guò)濾2. 深層過(guò)濾深層過(guò)濾（二過(guò)濾介質(zhì)（二過(guò)濾介質(zhì)類(lèi)別：類(lèi)別： 織物介質(zhì)織物介質(zhì) 多孔性固體介質(zhì)多孔性固體介質(zhì) 堆積介質(zhì)堆積介質(zhì) 多孔膜：高聚物膜、無(wú)機(jī)膜多孔膜：高聚物膜、無(wú)機(jī)膜（三濾餅的可壓縮性與助濾劑（三濾餅的可壓縮性與助濾劑不可壓縮濾餅：空隙不隨壓力變化不可壓縮濾餅：空隙不隨壓力變化 可壓縮濾餅：空隙隨壓力增加而減小可壓縮濾餅：空隙隨壓力增加而減小 （四過(guò)濾過(guò)程物料衡算（四過(guò)濾過(guò)程物料衡算加助濾劑加助濾劑（1濕濾渣密度濕濾渣密度11CpCC Ckg濕渣濕渣/kg干渣干渣（2干渣質(zhì)量與濾液體積之比干渣質(zhì)量與濾液體積之比(1)/XwCX cwCv Xk

11、g固體固體/kg懸浮懸浮液液kg干渣干渣/m3濾液濾液（3濕渣質(zhì)量與濾液體積之比濕渣質(zhì)量與濾液體積之比（4濕渣體積與濾液體積之比濕渣體積與濾液體積之比wCkg濕渣濕渣/m3濾液濾液m3濾餅濾餅/m3濾液濾液二、過(guò)濾速率基本方程式二、過(guò)濾速率基本方程式（一過(guò)濾速率（一過(guò)濾速率過(guò)濾速率：過(guò)濾速率：3/dVmsd 過(guò)濾速度：過(guò)濾速度：/dVmsAd 設(shè)為層流流動(dòng)設(shè)為層流流動(dòng)223232d ppull d 孔道長(zhǎng)度孔道長(zhǎng)度AVlc 孔道中流速與過(guò)濾速度的關(guān)系孔道中流速與過(guò)濾速度的關(guān)系 AddVu 232cCpdVAdVdA 過(guò)濾速度過(guò)濾速度令令232dr CdVpVAdrA 濾餅的比阻濾餅的比阻過(guò)濾速

12、度過(guò)濾速度濾餅阻力濾餅阻力CcVVRrr vAA 過(guò)濾介質(zhì)阻力過(guò)濾介質(zhì)阻力emVRr vA v獲得單位體積濾液所形成濾餅的體積，獲得單位體積濾液所形成濾餅的體積， m3濾餅濾餅/m3濾液；濾液；（二過(guò)濾基本方程（二過(guò)濾基本方程濾餅層：濾餅層：1pdVAdR 過(guò)濾介質(zhì)層：過(guò)濾介質(zhì)層：2epdVAdR 12()/()eeeppdVppAAdRRr v VVAr v VV p p1 p2濾液濾液2()edVpAdr v VV 過(guò)濾速率過(guò)濾速率過(guò)濾基本方程過(guò)濾基本方程 2pKrv 令令22()edVKAdVV 那那么么三、恒壓過(guò)濾三、恒壓過(guò)濾K為常數(shù)為常數(shù)22()edVKAdVV 200()2VeKV

13、V dVA d 222eVVVKA 恒壓過(guò)濾方程式恒壓過(guò)濾方程式（一濾液體積與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系（一濾液體積與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系23/,mmAVqAVqee 令令22eqqqK Vo 1V1A(二二) 過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定22eqqqK 12eqqqKK q/qeqK2K1斜率 /qq 為直線關(guān)系， 其斜率為 ，截距為eqK2K1三、過(guò)濾設(shè)備及操作三、過(guò)濾設(shè)備及操作（一板框過(guò)濾機(jī)（一板框過(guò)濾機(jī)橫穿洗滌法橫穿洗滌法 卸渣、清洗、組裝卸渣、清洗、組裝特點(diǎn)：特點(diǎn)：同部位、不同時(shí)間進(jìn)行不同的操作。同部位、不同時(shí)間進(jìn)行不同的操作。 過(guò)濾：過(guò)濾： 洗滌：洗滌：濾液排出：明流、暗流濾液排出：明流、暗流（二轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（二轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)1.結(jié)構(gòu)與操作結(jié)構(gòu)與操作過(guò)濾區(qū)：過(guò)濾區(qū)：14吹、卸濾渣區(qū)：吹、卸濾渣區(qū)： 1112吸干洗滌區(qū)：吸干洗滌區(qū)： 5105111410813212特點(diǎn)：同時(shí)間、不同部位進(jìn)行不同的操作。特點(diǎn)：同時(shí)間、不同部位進(jìn)行不同的操作。設(shè)轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速為設(shè)轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速為N (1/s)操作周期：操作周期：360 轉(zhuǎn)筒總表面積轉(zhuǎn)筒總表面積轉(zhuǎn)筒浸沒(méi)面積轉(zhuǎn)筒浸沒(méi)面積 浸液率：浸液率：（浸沒(méi)分?jǐn)?shù)）（浸沒(méi)分?jǐn)?shù)）N1N